Ursachen für das Versagen der Titananodenbeschichtung

Ursachen des Versagens von Titananode Glasur

Die Entwicklung von Elektrodenmaterialien in der Elektrolysebranche hat den Ersatzprozess von Steintinte, Bleilegierung, Schwermetallen, Edelmetallen, TI -Basis -Platin -Plattierung und TI -Basis -Oxidbeschichtungsanode erlebt [1]. Mit Titanoxid beschichtete Elektroden können gemäß der Dicke der Beschichtung in zwei Kategorien unterteilt werden. Eine davon ist die dick beschichtete Elektrode, deren Beschichtungsdicke mehr als 0,5 mm beträgt und hauptsächlich Titanmangan-Dioxidelektrode und Titan-Blei-Dioxidelektrode enthält. Das andere ist die dünn beschichtete Anode, deren Beschichtungsdicke von ein paar Mikrometern bis zu einem Dutzend Mikrometern reicht. Oxidelektrode auf Titanbasis gehört zur dünnen beschichteten Titanelektrode [2]. Oxidanode auf Titanbasis hat die herkömmliche Elektrode- und Blei -Legierungselektrode aufgrund ihrer stabilen Größe, ihrer langen Arbeitslebensdauer, ohne sekundäre Verschmutzung und einer niedrigen Arbeitsspannung allmählich ersetzt. Es gibt viele Methoden zur Herstellung von Metalloxid-Anodierbeschichtungen, wie z. B. thermische Zersetzung, Sol-Gel-Methode, Magnetronsputtermethode, Elektromethode, chemische Dampfabscheidungsmethode usw. mit unterschiedlichen Präparationsmethoden, die Eigenschaften der Anodenbeschichtungen sind sehr unterschiedlich. Die Wärmeleitungsmethode ist leicht zu realisieren, um die Dotierung mehrerer Komponenten zu realisieren, und der Prozess ist einfach und leicht zu kontrollieren, sodass sie immer noch weit verbreitet ist. Als praktisches Anodenmaterial ist eine hohe Haltbarkeit zusätzlich zu einer besseren elektrokatalytischen Fähigkeit die grundlegende Anforderung des Elektrodenmaterials. In diesem Artikel werden die Messungen von Oxidanoden auf Titanbasis und Modifikationsmessungen analysiert und zusammengefasst, in der Hoffnung, Ideen für die Entwicklung neuer Metalloxid-Anoden mit höherer elektrochemischer Stabilität zu liefern.

1 Oxidanodenausfall auf Titanbasis aufgrund der Anode im Elektrolyseprozess, wenn die Spannung sehr hoch und tatsächlich kein Strom durchläuft, verliert die Anode seine Rolle. Dieses Phänomen ist der Anodenversagen. Gemäß der verschiedenen Betriebsumgebung und der Bedingungen der Elektrode wird allgemein angenommen, dass die Lebensverkürzung oder das Versagen von Oxidanoden auf Titanbasis hauptsächlich durch die folgenden Gründe verursacht werden.

1.1 Korrosion Beschichtung

Beschichtung Korrosion bezieht sich auf den Auflösungsverlust aktiver Elemente wie RU und IR im Prozess der Elektrolyse, was zur Änderung der Beschichtungszusammensetzung und zur Abnahme der Lebensfähigkeit führt. Für die RUOZ -Beschichtung ist es möglich, sich durch elektrochemische Oxidation der Gleichung (1) aufzulösen: RU02+ 2H2O - RU04+ 4H ++ 4E (1) Referenz L3 berichtete Verwendete RBS-Methode (Rutherford-Rückstreuungsspektroskopie) zur Bestimmung der Oxidation der Ru-Ti-Beschichtung in H. Verteilungsänderung vor und nach dem Ausfall in der SO4-Lösung. Vallet wies darauf hin, dass nach dem Versagen die Abnahme des RU -Gehalts in der Beschichtung in der dünnen Schicht 500 m von der Ti -Matrix entfernt war, und die RU -Atomdichte in der dünnen Schicht reichte nicht aus, um dem ausreichenden O -Analyseaktivpunkt und dem ausreichenden O -Analyse -aktiven Punkt zu stand Es reichte nicht aus, die Metallleitfähigkeit von Ruo +TiO2 gemischtem Oxid aufrechtzuerhalten. Dies führt zur Deaktivierung der Elektrode. Für Beschichtungen, die IR02 enthalten, wurde keine Ruo-ähnliche Auflösungsreaktion gefunden. Die Adsorption von Iridium an o wird allgemein als reversibel angesehen und weist in sauren Medien eine extrem hohe elektrochemische Stabilität auf, sodass die Möglichkeit einer elektrochemischen Auflösung von IROZ gering ist. Tatsächlich, wenn die Elektrode in 0,5 mol/l HzSO4 in einem ausreichend hohen Potential (2,0 V höher als die Standard -Wasserstoffelektrode -NHE) fortgeschritten war, wurde die Anode aufgrund der Bildung von IR04, wie in Gleichung gezeigt (2) gezeigt, gelöst (2) . Nach IR02 + 2H2O - IR04 1 + 4H 10 + 2E (2) Krysae] kann die schnelle elektrolytische Lebensdauer der IR -Beschichtung in drei Stufen unterteilt werden: Die erste Stufe ist das schnelle Ausdünnungsphase der Beschichtungsdicke; Die zweite Stufe ist die Iridium -Auflösungsstabilisierungsphase; In der dritten Stufe ist der Wirkstoff der Beschichtung unzureichend und die Elektrode ist nahezu dem Ausfallzustand. Laut Kristor ist das aktive Oxid im Elektrolyseprozess an der Elektrodenreaktion zur Erzeugung löslicher Produkte beteiligt, und die Auflösung tritt eher an der Ecke der Beschichtungsflocke auf.

1.2 Beschichtungsschalen

Aufgrund der durch Kälte verursachten Lösungsmittelverflüchtigung und -schrumpfung führt die Wärmebehandlung häufig zum Phänomen des "Risses " der Elektrodenoxidbeschichtung, und "Cracking " macht die Beschichtung anfälliger für das Schälen. (1) Die Korrosion des Matrix -Metalls führt zum Schälen der Beschichtung aufgrund der porösen Beschichtung und der Oberflächenrisse, der Elektrolyt dringt durch die Beschichtungsrisse ein und die Oberfläche der Titanmatrix wird korrodiert und die aktive Beschichtung fällt ab. In der Literatur [6] wurde gezeigt, dass der Fluorionengehalt im Elektrolyten 1 × 10 beträgt, es ausreicht, um die Matrix zu beschädigen, und selbst wenn polarisiert wird, wird die Titanmatrix gelöst. . Seiten unter dem pulsierenden zyklischen Zugstress und der Aufprallkraft, die zu Rissen führen, um sich zu vertiefen; Die maximale Scherspannung erscheint nach dem wiederholten Einfluss des Tröpfchenstrahls in der elastischen Verformungszone unterhalb der Eindrücke, was leicht zum transversalen Riss zwischen Schichten führt, was zu Hautfragmentierung oder Schicht für Schichtabschüttungen führt.

1.3 Passivierung des Titan -Substrats

Die Passivierung des Titan -Substrats ist die häufigste Ursache für den Ausfall von Elektrodenanoden. Bei der Verwendung von Oxidelektrode auf Titanbasis bei höherem Potential ist das Metall -Titan leicht zu oxidieren und die TI02 -Übergangsschicht wird an der Grenzfläche des Titan -Substrats/Oxidbeschichtung gebildet. TI02 ist ein Halte- und Halbeitermaterial vom N-Typ mit breiter Bandlücke (: zB =: 3,2ev). Der Grenzflächenzustand der Beschichtung ändert sich aufgrund der Zerstörung der Beschichtungsstruktur, und die Beschichtung ist der P-Typ-Halbleiter. Auf diese Weise führt die PN-Übergang zwischen der Beschichtung und der Matrix direkt zum Passivierung und Versagen der Titan-basierten Beschichtungselektrode. Der Widerstand von Rutil TiO2 ist bis zu 10q und der Beschichtungswiderstand ändert sich nach einem Anodenversagen. Es wird angenommen, dass der Anstieg des Elektrodenpotentials die Elektrodenoberfläche zu einer Schicht von TiO2 mit hohem Widerstandswert wird. In Bezug [8] testete der Autor den Widerstand der Ti/Ru02-TiO2-Anode. Nach dem Einweichen in HC10 -Lösung für L -Wochen oder in kurzer Zeit lag der Widerstand der beschichteten Elektrode immer noch nahe an der der ursprünglichen Probe, aber nach Beginn oder vollständiger Passivierung stieg der Widerstand der Probe fast um eine Reihenfolge von Größe. Hoseinien et al. [G] Fand ti/ru02-ir0. Erstens hängt die Passivierung von TI0 mit der Bildung von TiO2 zusammen. Bei 260H steigt die Tankspannung stark und nach sehr kurzer Zeit (293H) fällt die Elektrode aus. Zu diesem Zeitpunkt wird zwischen der Titanbasis und der Beschichtung eine TI02 -Übergangsschicht gebildet.

1,4 beschichtet "toxisch "

Metalloxidelektroden auf Titanbasis werden in der organischen elektrochemischen Synthese oder im Bereich der organischen, schadstoffhaften Behandlung usw. als Folge von organischen Verbindungen in der gemeinsamen Hydroxylgruppe (OH), der Sulfhydrylgruppe (SH), der Amino-Gruppe (Aminogruppe (Amino Group (OH) verwendet) verwendet. NH2) und so weiter, Gruppen- und Übergangsmetallionen sind häufig in der starken Komplexierung, die Reaktion, das Produkt auf der Oxidbeschichtungsoberfläche, die Chemie, die Adsorption und eine polymerartige Barrierschicht auf dem Auftritt Oberfläche der Elektrode, die zu einer signifikanten Verringerung oder sogar einem vollständigen Verschwinden der elektrokatalytischen Fähigkeit der Elektrode führt, die als Beschichtung bezeichnet wird, "Vergiftung". Die Beschichtung "Vergiftung " führt zu einem gewissen Grad zu einem Elektrodenpassivierung, Zellspannungsanstieg, Elektrodenversagen. In der Literatur [10] wird erwähnt, dass Masao Takahashi, ein japanischer Gelehrter, eine erstaunliche Abbildung geliefert hat: Ti/IROZ -Anode in 1 mol/l H2SO4 + l Mol/l CH3CN -Lösung bei 40 ° C, 100 a/cm. Die Lebensdauer der Anode unter dem Strom beträgt mehr als 99 weniger als die in der Lösung von 1 mol/l h so 4. Morimitsu et al. 11 berichteten, dass die elektrolytische Lebensdauer von Ti/Iro2-TAZ05-Anoden in Lösungen, die Benzol, Phenolsulfonat, saures Wasser, Lösung enthalten, nur so lang wie die von H mit dem gleichen Säuregehalt betrug. In so.

1.5 andere Gründe

In der Pflanzenpraxis sind mechanische Schäden und unangemessene Arbeitsbedingungen die wahrscheinlichsten Ursachen für Elektrodenpassivierung oder Deaktivierung. (1) Mechanisch, Schäden, am typischerweise in einer Stahlblech -Verungerpflanze, läuft der Streifen mit hoher Geschwindigkeit, die häufig abnutzt, der Abstand zwischen Kathode und Anode sehr schmal, zwischen dem Ende des Streifens und dem Anfang wird sehr schmal Von dem nächsten Streifen brechen indirekte Schweißnähte häufig schnell, was zu Bruch und Schäden und Schäden führt, mechanisch, Schäden, Schäden an guter, aktiver Beschichtung [6]. Kamegaya [] sagt, dass die Beschichtungsoberfläche bei der Verzerrung von Stahl durch die zwischen der Stahlplatte, der Kathode und der Kontaktwalze gesammelte Schaum -Oberfläche beschädigt wird. Daher muss ein kontinuierlicher Filtrationsprozess im Elektroplattenprozess vorhanden sein. (2) Die Parameter für Arbeitsbedingungen sind nicht vernünftig, die Parameter für Arbeitsbedingungen haben einen großen Einfluss auf die GE von Anode, Kristall, Titanbasis Metalloxid, Anode, der Forschungsfortschritt der Haltbarkeit und die Lebensdauer des Elektrolyten, wie z. B. die Zusammensetzung und Konzentration von Elektrolyt, Strom usw., Dichte, Elektrolyttemperatur usw.. Zhang Zhaoxian et al. [1 Hu durch Beschichtung von Titan, Anode, verstärkter Lebenstest ergab, dass eine hohe Elektrolysestemperatur und die Stromdichte zu einer Lebensdauer, Verkürzung führen: Elektrolyse, Temperatur 40 ° C, Verbessert, Leben 20000h, wenn die Elektrolysetemperatur auf 6o erhöht wird C, die verbesserte Lebensdauer beträgt 4000 Stunden und nimmt auf 1/5 ab, und die aktuelle Dichte beträgt 1 A/cm. Wenn die aktuelle Dichte auf 2a/cm erhöht wird, beträgt die Lebensdauer von 4000 Stunden und die Stärkung der Stärke auf 1/3.